中红外甲烷二氧化碳双气体传感系统的研制

摘要：

为了实现对甲烷和二氧化碳双气体一体化测量,设计了以两个窄带中红外发光二极管(LED)作为甲烷和二氧化碳测量光源、以两个光电二极管(PD)作为探测器敏感元件的双LED-PD光学测量结构,研制了中红外甲烷二氧化碳双气体传感系统.对谱线及光学器件的选择、双LED光源脉冲电流调制、温度补偿算法进行了研究.根据甲烷和二氧化碳气体的红外线吸收光谱特征进行光学测量结构的设计,利用LED器件高速响应特性完成双光源脉冲电流调制时序算法,即采用窄脉冲模式进行电流驱动.在温度实验分析的基础上,采用中值归一数据预处理得到温度影响因子,然后对温度影响因子进行线性拟合得出温度补偿算法.实验结果表明:传感系统的平均功耗低至38.3 mW;甲烷测量误差最小为0.06％(体积分数),二氧化碳测量误差最小为0.05％(体积分数),可满足煤矿中甲烷和二氧化碳双气体浓度低功耗、稳定可靠实时测量的要求.

关键词：光谱学、红外光谱、中红外光源、热电致冷、窄脉冲、甲烷检测、二氧化碳检测

所属期刊栏目：40

分类号：TN219(光电子技术、激光技术)

资助基金：天地科技股份有限公司科技创新创业资金专项重点项目;重庆市安全生产煤炭发展专项资金项目;重庆市技术创新与应用发展专项面上项目

在线出版日期：2021-03-05（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：209-216